【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.03.25】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23AT0256

利用課題名 / Title

プラズマ処理による各種薄膜の機能性制御

利用した実施機関 / Support Institute

産業技術総合研究所 / AIST

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion

キーワード / Keywords

エレクトロデバイス/ Electronic device,センサ/ Sensor,太陽電池/ Solar cell,膜加工・エッチング/ Film processing/etching

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

布村 正太

所属名 / Affiliation

産業技術総合研究所

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

山崎 将嗣

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

AT-031：原子層堆積装置_1[FlexAL]

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

先端半導体、太陽電池、イメージセンサーでは、プラズマプロセスを用いて、デバイスの作製と性能向上が行われる[1,2]。本年度は、各種材料（シリコン、酸化膜、窒化膜、酸化物材料等）に水素プラズマ処理を施し、膜の削れ量と膜質の変化を詳細に調査した。

実験 / Experimental

各種サンプル（シリコン、酸化膜、窒化膜、酸化物材料等）に水素プラズマ処理を行った。実験条件は以下の通り。放電様式：ＩＣＰプラズマ、放電ガス：水素、放電電力：200W、ガス圧：８０ｍＴｏｒｒ、ガス流量：５０ｓｃｃｍ、温度：１００℃、処理時間：10min。産総研ナノプロセシング施設では、AT-031 原子層堆積装置を用いてサンプルに酸化膜を成膜した。

結果と考察 / Results and Discussion

分光エリプソメトリを用いて、処理前後のサンプルの削れ量、屈折率、吸収係数の変化を評価した。また、SRIMシミュレーションを用いて、材料内への水素注入と拡散を評価した。シリコンウエハに対しては、ＱＳＳＰＣ法を用いて、キャリアのライフタイムの変化を測定し、水素プラズマ照射に伴う欠陥の形成と修復を評価した。また、アニール処理により、欠陥の修復を詳細に調べた。図１に、サンプル処理後の分光エリプソメトリのデータ解析の一例を示す。プラズマ処理にともない、160nmの削れ量の確認と膜質の変化を明らかにした。図２に、SRIMのシミュレーション結果の一例を示す。条件は、シリコン酸化膜への水素イオン100Vの入射とした。図より、水素イオンはウエハ内に数ナノメートル程度注入され、進行方向に加えその垂直方向（面内方向）にも散乱・拡散することが示されることが分かった。今後は、これらの結果を踏まえ、プラズマ処理による構造変化を調査する。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図１．分光エリプソメトリによる材料の削れ量と膜質の評価

図２．SIRMのシミュレーション結果の一例。

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

1. Shota Nunomura, A review of plasma-induced defects: detection, kinetics and advanced management, Journal of Physics D: Applied Physics, 56, 363002(2023).
   DOI: 10.1088/1361-6463/acd9d5
   
2. Shota Nunomura, Plasma processing and annealing for defect management at SiO2/Si interface, Journal of Vacuum Science & Technology B, 41, (2023).
   DOI: 10.1116/6.0002822
   

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件